复合因子作用下聚合物薄膜材料的绝缘老化特性研究

摘要

聚合物薄膜电介质材料因其优秀的机械、介电等性能广泛应用于电气绝缘和航空航天领域，其应用环境复杂多样，在实际应用中常承受多种老化因子的作用，缩短其使用寿命，威胁线路、设备的安全稳定运行。因此，有必要对复合老化因子作用下聚合物薄膜电介质的老化进行研究。本文以聚酯(Polyethylene Terephthalate, PET)薄膜和聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene, PTFE)薄膜为研究对象，研究了机械拉伸-热老化、热老化-电子束辐照两组复合老化因子共同作用下的老化机理。对材料进行了相对介电常数、介质损耗因数、击穿场强和陷阱分布特性的实验测量，分析不同的老化因子对材料性能的影响，探究其老化机理。主要工作和结论如下： 1. 对PET薄膜和PTFE薄膜进行机械拉伸-热老化联合老化处理，热老化时间分别为180、360、540 h，测量样品的性能参数。结果表明，PET薄膜的相对介电常数和介质损耗因数随着热老化时间的增加先增大后减小，而PTFE薄膜的相对介电常数随着热老化时间的增加逐渐减小，介质损耗因数基本稳定。随热老化时间增加，PET薄膜和PTFE薄膜的浅陷阱密度增大，PET薄膜的深陷阱中心能级变浅，PTFE薄膜的深陷阱则基本不变。两种薄膜材料的击穿场强均随热老化时间的增加而逐渐降低，且PTFE薄膜的击穿场强下降幅度更大。造成其性能变化的原因是老化引起的物理和化学变化，机械拉伸在老化过程中的作用体现在加剧了物理老化。 2.对 PET薄膜和 PTFE 薄膜进行了热老化-电子束辐照联合老化处理。热老化时间梯度为180、360、540 h。电子束辐照累积剂量为100、300、500、700 kGy。热老化时间一定时，随着辐照剂量的增加，PET薄膜的相对介电常数介质和损耗因数先增大后减小，浅陷阱密度增大，深陷阱中心先变浅后变深，击穿强度下降，两种因子同时作用时电子束辐照占据主导地位；PTFE薄膜在辐照后相对介电常数和介质损耗因数增大，浅陷阱密度增加，深陷阱变浅，击穿场强降低。辐照剂量一定时，材料绝缘性能变化趋势与机械拉伸-热老化联合作用时相类似。电子束辐照引发的交联、降解反应与结晶度变化和热老化引起的物理、化学变化的共同作用是上述性能变化的主要原因。

目录

第一个书签之前